\chapter{Introdução}
\label{ch:introducao}

Para realizar o estudo do histórico das transmissões ópticas nas
telecomunicações, primeiramente apresentamos um pequeno resumo da passagem deste
legado como também das primeiras tecnologias de redes de acesso e das redes
PDH\footnote{PHD -- Hierarquia Digital Plesiócrona} e SDH\footnote{
SDH -- Synchronous Digital Hierarchy}.
 

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\section{Histórico das transmissões ópticas nas telecomunicações}
\label{sec:ch1_historia}


 A humanidade sempre
passou por grandes mudanças e transformações de diferentes tipos, tais como a
necessidade de comunicação e transmissão de informação para perto, longe e no
mundo todo. Várias formas surgiram e vieram evoluindo até os dias de hoje como,
a fala, a escrita, o correio, a telegrafia, o telefone, a internet, o rádio, a
televisão, celular, etc~\cite{01}.

De uma forma sintética podemos citar pontos históricos na evolução de
comunicação do homem:

Em 1850 o físico John Tyndall demonstrou que a luz poderia ser guiada por uma
superfície curva; 

Em 1880 Alexander Graham Bell inventou o fotofone, dispositivo
que reproduzia a voz através de detecção da variação de sinais de luz num
receptor; 

A fibra para transmissão de imagens precursora das atuais fibras
usadas na medicina foi desenvolvida nos anos 50; 

Em 1960 surge os primeiros Lasers para telecomunicações; 

Em 1966 Charles Kao e Charles Hockham na Inglaterra publicaram um paper propondo
as fibras ópticas como meio de transmissão desde que a atenuação passasse de 1000 para 20 dB/km; 

Em 1970 a
Corning produz as primeiras fibras com atenuação abaixo de 20 dB/km; 

Em 1972, a
atenuação já cai para valores menores que 4 dB/km; atualmente estão abaixo de
0,2 dB/km;

Em 1973 surgem os primeiros links ópticos que foram utilizados em
regime fechado pelos militares nos EUA; 

Em 1982 o Brasil inaugurou seu primeiro
link ótico publico no Rio de Janeiro, com componentes e equipamentos
brasileiros, num trabalho pioneiro da Telebrás (Telecomunicações Brasileiras
S.A); 

Surge neste novo cenário a criação de grandes redes de fibras ópticas em
todo o Brasil. Com a evolução das telecomunicações e o desenvolvimento dos
computadores, os mesmos foram interligados formando grandes redes integradas.
As redes utilizam links em fibras óticas dedicadas, com grande capacidade de
tráfego na ordem de muitos Gbits.

Atualmente as redes de computadores são divididas em três grupos. Esta divisão
foi proposta devido às características particulares de cada uma delas:
WAN\footnote{Wide Area Network} redes de âmbito global, MAN\footnote{Metropolitan
Area Network} redes metropolitanas e as LAN\footnote{Local Area Network} redes
locais. As WAN são redes que devem atingir grandes distâncias, ligações entre
cidades vizinhas no país e as redes intercontinentais ligando o Brasil ao mundo.

As redes LAN Padronizadas pelo IEEE 802.1 determinam banda de
10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps e 10 Gbps e inovações para futuro próximo~\cite{02}.
Esta estrutura de rede fornece a infraestrutura de comunicações nos prédios, nas empresas e em
residências. Nos últimos anos o padrão IEEE\footnote{Institute of Electrical
and Electronics Engineers} 802.11~\cite{03} conhecido como
WiFi\footnote{sinônimo de Wireless LAN}, também se tornou um importante padrão propiciando mobilidade para as redes LAN, na versão que atende usuários em até 300 metros com banda máxima de 54 Mbps.

As redes de acesso continuam sendo um grande gargalo nos Sistemas de
Telecomunicações Brasileiro, devido ao seu alto custo, tanto na instalação
quanto na operação e na manutenção.

A utilização de fibras óticas nas redes de acesso, FTTX\footnote{Fiber to the X}
designação genérica para qualquer banda larga, embora proposta há quase 20 anos,
visando atender ao contínuo aumento na demanda por banda pelos usuários das
redes de telecomunicações, só nos últimos 5 anos vem se estabelecendo firmemente
em nível mundial.


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\section{Redes legadas}
\label{sec:ch1_redes_legadas}

A evolução das telecomunicações até os dias atuais foram marcadas pelas grandes
descobertas de novas tecnologias que estão sempre em desenvolvimento.
 
Entre as quais podemos citar algumas das mais relevantes: o telégrafo (1837), o
telefone (1876), a transmissão sem fios por ondas rádio (1895) e a transmissão
em fibra óptica (1966).
 
Com o desenvolvimento progressivo das novas tecnologias os serviços
telegráficos, telefônicos e a televisão e mais recentemente a Internet trouxe
para o mundo integração dos povos. Os serviços destas tecnologias são suportados
por infraestrutura de redes de telecomunicações, as quais garantem a
transferência de informação para os cidadãos e usuários empresariais,
ocupando-se da transmissão, transporte da informação à distância e da comutação
com encaminhamento da informação e sinalização de voz.

Em termos de alcance e abrangência as redes estruturam-se nos seguintes níveis:

\begin{enumerate}
  \item Redes de acesso (alcance tipicamente inferior a 20 km), responsáveis
  pela interface com os usuários;
  \item Redes metropolitanas de distribuição e acesso:
cobrem uma cidade ou região metropolitana, interligando as redes de acesso
nessas áreas a uma rede central (alcance típico de 30~50 km).
\item Redes metropolitanas tronco: são as que agregam o trafego e transmitem em
altas taxas entre regiões metropolitanas ou entregam para as redes interurbanas
de longa distância; (alcance típico de 30~50 km).
\item Redes de longa distância interligam cidades, estado, país, ou continentes,
através de ligações de muito alta capacidade entre as diversas redes
metropolitanas ou regionais (alcance 50~100 km, ou mais).
  
\end{enumerate}


A rede de serviço proporciona uma plataforma otimizada para a transferência de
informação. Para garantir de modo eficiente e confiável a transferência de
informação à distância, a rede de transporte é responsável pela execução de um
conjunto de funcionalidades que incluem: transmissão, multiplexagem,
encaminhamento, aprovisionamento de capacidade, proteção, supervisão e gestão.

Até meados dos anos 90, as operadoras de telecomunicações usavam como plataforma
de transporte a hierarquia digital plesiócrona ou PDH (Plesiochronous Digital
Hierarchy) destinado para tráfego proveniente das centrais telefônicas (Urbanas,
Interurbanas e Internacionais). Esta hierarquia possui vários níveis de
multiplexagem (taxas de bit agregadas), mas não apresenta sincronismo exato em
função dos relógios de diferentes elementos da rede não estar perfeitamente
sincronizado, daí a denominação plesiócrona, devido a esta característica
tecnológica.
Este sistema legado ofereceu, entretanto condições para o surgimento de serviços
como o transporte de áudio e vídeo digitais de relativamente alta velocidade até
100 Mbps nas redes de telecomunicações, abrindo caminho para a transição para o
sistema SDH. Esta foi normalizada pelo ITU-T\footnote{International
Telecommunications Union--Telecom} a partir de 1988 nas normas
G.781, G782 e G.784~\cite{04} que controlam a
operação dos multiplexadores síncronos da então nova hierarquia SDH (Synchronous
Digital Hierarchy), que iremos detalhar no capitulo 3~\cite{01}.


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\section{Evolução do Mercado para as Redes Ópticas de Acesso}
\label{sec:ch1_evolucao}

Desde meados da década de 1990, já se vislumbrava a utilização de redes óticas
no acesso, a fim de permitir multiserviços em banda larga. A mais importante
iniciativa foi o FSAN\footnote{Full Service Access Network}  que depois se
concretizou no ITU-T como norma internacional~\cite{04}. A primeira
versão era a BPON\footnote{Broadband Passive Optical Network}  e depois evoluiu
para GPON\footnote{Gigabit capable Passive Optical Networks}, e permanece ativa
em versões atualizadas não só até hoje, mas apontando para futuro muito próximo.

Por outro lado, e na mesma época, as redes de computadores baseadas em protocolo
Ethernet, almejavam também o mercado de acesso, grande demanda de computadores
pessoais e serviços Internet aos pequenos e grandes usuários. Estas iniciativas
se concretizaram nas normas IEEE, designadas genericamente por
EPON\footnote{Ethernet Passive Optical Network}.

Nos dias atuais em que tudo se pretende digitalizar, que cada um requer
comunicações mais rápidas, as novas tecnologias EPON e GPON vêm facilitar esse
processo e apresentar comunicações mais rápidas. Esta tecnologia foi
desenvolvida para oferecer serviços residenciais porque é tipicamente usado em
modo não protegido e econômico. Neste modelo de redes podemos ter serviços
distintos inteligentes que a partir de uma rede EPON ou GPON poderão facilmente
oferecer soluções inteligentes a partir da mesma rede. Este tipo de rede trás
soluções emergentes para os usuários com os vários serviços, tais como:

\begin{itemize}
  \item VoIP\footnote{Voice over Internet Protocol}  - Voz sobre
  IP~\cite{05}.
  
\item VoD\footnote{Video On Demand}, Sistema que permite ao usuários selecionar
e ver um vídeo a partir da rede como parte de um sistema de televisão interativa
e, Internet de Banda Larga que é a conexão da internet acima da velocidade
padrão dos modems analógicos (56 Kbps), ISDN\footnote{Integrated Services
Digital Network}, DSL\footnote{Digital Subscriber Line},
ADSL\footnote{Asymmetric Digital Subscriber Line} entre outros.
Todos os serviços poderão ser interligados a um mesmo equipamento, o que faz com
que se torne muito atraente e aliciante para o usuários. Além do mais, a
velocidade da Internet de Banda Larga, tanto no EPON quanto no GPON tem para
oferecer estas facilidades, atualizando a demanda suprimida nos dias atuais e
sempre com a perspectiva de aumentar a Largura de banda. A crescente necessidade
do mercado associada às rápidas evoluções tecnológicas no campo das mídias e
telecomunicações têm requerido das prestadoras de serviços uma atualização
permanente de suas redes. Veremos no capitulo 2 alguns fatos marcantes que
caracterizam as ações das prestadoras de serviços, o bum da evolução e
modernização tecnológica da rede de serviços.

\end{itemize}

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\section{Objetivos, Motivação e Metodologia}
\label{sec:ch1_objetivos}

O presente trabalho tem como objetivo pesquisar, elaborar e selecionar
informação atual relativa às implantações das tecnologias GPON/EPON de rede
óptica de Acesso. Permanecem em aberto na literatura especializada trabalhos
analisando a viabilidade técnica e econômica de redes GPON e EPON, as quais
continuam concorrendo até hoje, sem uma dominação ou exclusão definida. Assim
surge a motivação de desenvolver o presente trabalho, onde as redes GPON e EPON
são o alvo de nossa pesquisa comparativa.

É nosso objetivo prover análise tecno-econômico e desenvolver uma metodologia de
modelamento econômico-financeiro, onde se pode visualizar e comparar os valores
aplicados e o retorno dos investimentos nos projetos de rede EPON e GPON. Nesse
sentido, expande um trabalho anterior do grupo\cite{06} com atualização de
informações de implantações recentes da rede GPON e EPON, comparando tendências
dessas tecnologias aplicadas em nível nacional (Brasil) e internacional (países
desenvolvidos).

A metodologia adotada está descrita a seguir:
\begin{itemize}
  
\item Inicialmente foi realizado estudos detalhados de cada tecnologia; 
\item Em seguida pesquisou-se uma região para ser o piloto do trabalho;
\item Daí foi um realizado um estudo de caso hipotético para possível
implantação das tecnologias estudadas;
\item Comparada as tecnologias tecnicamente e economicamente para tomada de 
decisão de escolha de instalação e operação; 
\item No final é indicado alguns dados comparativos relevantes.

\end{itemize}

Consideremos esse trabalho relevante nos aspectos de Engenharia de
Telecomunicações e uma contribuição ao estudo de aspectos tecno-economicos de
tecnologias que estão em evidência, e seus custos de implantação e operação em
nível nacional e internacional.

 




